多層セラミック基板およびその製造方法
【課題】複数のセラミック層を積層してなり、内部に焼成時の反りを抑制し、電気的に独立した金属層を有し、反りなどの変形が抑制されており、且つ電気的に信頼性の高い多層セラミック基板、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】表面３および裏面４を有し、且つ複数のセラミック層ｓ１〜ｓ７を積層してなる基板本体２と、該基板本体２の厚み方向における表面３と裏面４との中間で且つ該基板本体２の平面方向に沿って位置する仮想の中間平面ｃｆよりも、該基板本体２の表面３側に位置するセラミック層ｓ１〜ｓ４間に形成された平面状の配線層ｐ１〜ｐ３と、中間平面ｃｆよりも基板本体２の裏面４側に位置するセラミック層ｓ４〜ｓ６間に形成され且つ電気的に独立した金属層ｍ１，ｍ２と、を備えた多層セラミック基板１ａであって、該金属層ｍ１，ｍ２は、基板本体２の裏面４側における最外側のセラミック層ｓ７とこれに隣接して積層されたセラミック層ｓ６との間には、形成されていない、多層セラミック基板１ａ。
【解決手段】表面３および裏面４を有し、且つ複数のセラミック層ｓ１〜ｓ７を積層してなる基板本体２と、該基板本体２の厚み方向における表面３と裏面４との中間で且つ該基板本体２の平面方向に沿って位置する仮想の中間平面ｃｆよりも、該基板本体２の表面３側に位置するセラミック層ｓ１〜ｓ４間に形成された平面状の配線層ｐ１〜ｐ３と、中間平面ｃｆよりも基板本体２の裏面４側に位置するセラミック層ｓ４〜ｓ６間に形成され且つ電気的に独立した金属層ｍ１，ｍ２と、を備えた多層セラミック基板１ａであって、該金属層ｍ１，ｍ２は、基板本体２の裏面４側における最外側のセラミック層ｓ７とこれに隣接して積層されたセラミック層ｓ６との間には、形成されていない、多層セラミック基板１ａ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセラミック層を積層してなり、内部に焼成時の反りを抑制でき、電気的に独立した金属層を有する多層セラミック基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のグリーンシートを積層した後に行う焼成時の反りや変形を抑制するため、積層すべき複数のグリーンシートの少なくとも１枚に、セラミック多層基板となる製品部分に導体パターンと、その外側の不要部分に電気的に独立した所謂ダミーパターンと、をほぼ同じ印刷密度でスクリーン印刷するようにしてなるセラミック多層基板の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上記セラミック多層基板の製造方法によれば、上記グリーンシートにおいて、導体パターンが位置する製品部分と、ダミーパターンが位置する不要部分との厚み差が少ないので、これを含む複数のグリーンシートを積層・圧着した際の加圧を均一化できると共に、焼成工程の昇温過程における収縮挙動のバランスが取れるため、焼成時の反りや変形を抑制できる、という効果が得られる。
【０００３】
ところで、複数のセラミック層を積層する多層セラミック基板では、その厚み方向における一方の表面側のセラミック層間に平面状の配線層を形成する場合に、焼成時の反りや変形を抑制するため、厚み方向における他方の表面（裏面）側に上記配線層と同様なパターンで且つ電気的に独立した所謂ダミーパターンを、予め、上記の位置となるグリーンシートの表面に形成することが行われている。これによって、焼成時におけるグリーンシート積層体の厚み方向における導電体層の分布密度のバランスが取れ、上記反りなどを抑制することが可能である。
上記のように、多層セラミック基板の表面側に複数の配線層を配設し、その裏面側にも同数のダミーパターンを配設する場合、追って最下層のセラミック層となるグリーンシートでは、その表面に平面状のダミーパターンとなる導体ペーストが平面状に印刷され、且つその裏面には、複数の外部接続端子となる導体ペーストが所定の間隔を置いて、例えば、格子状にして印刷される。
【０００４】
しかし、前記導体ペーストには、Ｗなどの金属粉末の他にメチルエチルケトン（以下、ＭＥＫと称する）などの揮発性の溶剤が含まれている。そのため、最下層のセラミック層となる上記グリーンシートは、溶剤成分の揮発による平面方向に沿った収縮作用によって、焼成工程の前に反りなどの変形が生じることがある。その結果、該反りを有するグリーンシートを含む複数のグリーンシートを積層・圧着し、更に焼成して得られる多層セラミック基板では、最下層のセラミック層とその上に積層されたセラミック層との間において、ビア導体相互の位置が不整合となって断線を生じたり、上記ダミーパターンがビア導体と不用意に接触して無用な電気的短絡を誘発するなどの不具合を招来する、というおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６０８４４号公報（第１〜６頁、図１〜４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、複数のセラミック層を積層してなり、内部に焼成時の反りを抑制し、且つ電気的に独立した金属層を有し、反りなどの変形が抑制されており、電気的に信頼性の高い多層セラミック基板、およびその製造方法を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するため、基板本体の表面側に配置する平面状の配線層に対して厚み方向で導電体層のバランスを電気的に独立した金属層を、裏面側の最外層のセラミック層とその直上に積層されたセラミック層との間には配置しない、ことに着想して成されたものである。尚、本発明において、基板本体の表面と裏面とは、互いに相対的な呼称である。
即ち、本発明の多層セラミック基板（請求項１）は、表面および裏面を有し、且つ複数のセラミック層を積層してなる基板本体と、該基板本体の厚み方向における表面と裏面との中間で且つ該基板本体の平面方向に沿って位置する仮想の中間平面よりも、該基板本体の表面側に位置する上記セラミック層間に形成された平面状の配線層と、上記中間平面よりも基板本体の裏面側に位置する上記セラミック層間に形成され且つ電気的に独立した金属層と、を備えた多層セラミック基板であって、上記金属層は、上記基板本体の裏面側における最外側のセラミック層とこれに隣接して積層されたセラミック層との間には、形成されていない、ことを特徴とする。
【０００８】
これによれば、前記基板本体の裏面側における最外側のセラミック層とこれに隣接して積層されたセラミック層との間には、電気的に独立した金属層が形成されていない。これに起因し、製造時において、複数の外部接続端子が裏面に形成されている上記最外側のセラミック層となったグリーンシートは、未焼成の上記外部接続端子を形成した際の導電性ペースト中に含まれる溶剤成分の揮発のみに基づき、平面方向に沿った収縮が抑制された状態で他のグリーンシートと積層・圧着され且つ焼成されている。そのため、基板本体の裏面側で上記最外側のセラミック層は、反りなどの変形の程度が少なくなっている。従って、かかる最外側のセラミック層とこれに隣接して積層されたセラミック層との間でのビア導体同士の不整合や不用意な前記短絡を可及的に抑制されているので、電気的に信頼性の高い多層セラミック基板とすることが可能である。
【０００９】
尚、前記セラミック層は、少なくとも５層以上であり、且つ前記配線層および電気的に独立した所謂ダミーの金属層は、少なくともそれぞれ１層以上である。
また、前記セラミックは、アルミナなどの高温焼成セラミック、あるいは低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックを含む。
更に、前記基板本体の表面と裏面とは、互いに相対的な呼称であり、一方と他方とを入れ替えた形態も含まれる。
また、前記平面状の配線層は、ベタ状の接地層や電源層、あるいは、これに準じる比較的ベタ状パターンの配線層を含むものである。
加えて、前記仮想の中間平面は、複数のセラミック層のうち、厚み方向の中間に位置するセラミック層の内部を平面方向に沿って横切る形態のほか、厚み方向で隣接するセラミック層間を平面方向に沿って横切る形態も含む。後者の形態の場合には、中間平面が横切るセラミック層間に、焼成時の反りに影響が小さい配線層が形成されていても良い。
【００１０】
また、本発明には、前記金属層は、該金属層が形成される前記セラミック層間の面積全体の８０％以上を占めている、多層セラミック基板（請求項２）も含まれる。
これによれば、電気的に独立した単層または複数層の金属層は、形成される前記セラミック層間の面積全体の８０％以上を占めているため、前記中間平面よりも基板本体の表面側に位置するセラミック層間に形成された平面状の配線層との間において、厚み方向の導電体層の分布バランスが容易に取られている。従って、製造された焼成時における収縮による反りなどの変形が更に抑制された多層セラミック基板となっている。
更に、本発明には、前記金属層が形成されない前記セラミック層間には、その面積全体の２０％以下を占める配線層、ビアカバー導体、あるいは、ランド導体が形成されている、多層セラミック基板（請求項３）も含まれる。
これによれば、前記焼成時の反りを抑制されていると共に、前記中間平面よりも基板本体の表面側に形成された前記平面状の配線層と、最下層のセラミック層の裏面に形成された複数の外部接続端子との電気的導通を、ビア導体同士の間を接続する上記２０％以下の範囲で形成されたビアカバー導体やランド導体、または小面積の配線層を介して確実に得ることできる。
【００１１】
一方、本発明による多層セラミック基板の製造方法（請求項４）は、前記多層セラミック基板の製造方法であって、セラミック粉末を含む複数のグリーンシートのうち、これらを追って積層して形成される基板本体の厚み方向における中間で且つ該基板本体の平面方向に沿った仮想の中間平面よりも、該基板本体の表面側および裏面側のセラミック層となるグリーンシートごとの表面に、配線層あるいは電気的に独立した金属層を平面状に形成すると共に、該金属層は、追って基板本体の裏面側における最外層のセラミック層となるグリーンシートの表面と、該グリーンシートに隣接して積層され且つ上記中間平面よりも裏面側のセラミック層となるグリーンシートの裏面との間には、形成されない、導電体層の形成工程を含む、ことを特徴とする。
尚、上記導電体層は、上記配線層と金属層との総称である。
【００１２】
これによれば、複数のグリーンシートのうち、中間平面よりも、該基板本体の表面側および裏面側のセラミック層となるグリーンシートごとの表面に、配線層あるいは電気的に独立した金属層が平面状に形成され、且つ裏面側で最外層のセラミック層となるグリーンシートの表面と、該グリーンシートに隣接して積層されるグリーンシートの裏面との間には、金属層が形成されない。そのため、裏面側で最外層となるグリーンシートは、裏面に形成された複数の外部接続端子を形成する際の溶剤からの揮発成分のみが揮発するため、焼成前の反りや変形を抑制できる。従って、前記のような電気的に高い信頼性を奏し得る多層セラミック基板を反りなどの変形を少なくして確実に製造することができる。
尚、前記グリーンシートは、少なくとも５層以上であり、且つ前記配線層および電気的に独立した所謂ダミーの金属層は、少なくともそれぞれ１層以上である。
また前記複数のグリーンシートは、相互の厚みに相違があっても良い。
更に、前記製造方法は、多数個取りの形態により行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による一形態の多層セラミック基板を示す垂直断面図。
【図２】本発明による異なる形態の多層セラミック基板を示す垂直断面図。
【図３】図１の多層セラミック基板を得るための一製造工程を示す概略図。
【図４】図３に続く製造工程を示す概略図。
【図５】図４に続く製造工程を示す概略図。
【図６】図５に続く製造工程および得られた多層セラミック基板を示す概略図。
【図７】図２の多層セラミック基板を得るための一製造工程を示す概略図。
【図８】図７に続く製造工程を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の一形態の多層セラミック基板１ａを示す垂直断面図である。
多層セラミック基板１ａは、図１に示すように、表面３および裏面４を有し、複数のセラミック層ｓ１〜ｓ７を積層してなる基板本体２と、該基板本体２の厚み方向の中間で且つ該基板本体２の平面方向に沿って位置する仮想の中間平面ｃｆよりも表面３側のセラミック層ｓ１〜ｓ４間に形成された平面状の配線層ｐ１〜ｐ３と、上記中間平面ｃｆよりも裏面４側のセラミック層ｓ４〜ｓ６間に形成された平面状で且つ電気的に独立した金属層ｍ１，ｍ２とを備えている。
上記セラミック層ｓ１〜ｓ７は、厚みが約５０〜５００μｍの範囲内にあり、アルミナなどの高温焼成セラミック、あるいは低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックからなる。
尚、上記中間平面ｃｆは、基板本体２の厚み方向の中央に位置するセラミック層ｓ４において、その厚さを２等分する位置で該セラミック層ｓ４をその平面方向に沿って横切る部位に位置している。
【００１５】
前記配線層ｐ１〜ｐ３は、厚みが約５〜２５μｍのＷ、Ｍｏ、Ａｇ、またはＣｕなどの金属からなり、セラミック層ｓ１〜ｓ４間において、平面視でほぼ矩形を呈し、セラミック層ｓ１〜ｓ４間の面積の大部分（例えば、８０％以上）を占める接地層あるいは電源層である。
また、前記金属層ｍ１，ｍ２も上記同様の金属からなり、セラミック層ｓ４〜ｓ６間において、平面視でほぼ矩形を呈し、セラミック層ｓ１〜ｓ４間ごとの面積の８０％以上を占めると共に、上記配線層ｐ１〜ｐ３や次述するビア導体ｖ１〜ｖ７とは接続されず、電気的に独立した所謂ダミーの導電体層である。該金属層ｍ１，ｍ２は、本多層セラミック基板１ａを製造する焼成時において、表面３側の配線層ｐ１〜ｐ３と厚み方向に沿った導電体層の分布バランスを取ることによって、基板本体２が反る事態を抑制するために配設されたものである。
そして、図１に示すように、最下層のセラミック層ｓ７とその上に積層されたセラミック層ｓ６との間には、上記同様の金属層ｍｘが形成されていない。
【００１６】
更に、図１に示すように、配線層ｐ１〜ｐ３間には、セラミック層ｓ２，ｓ３を貫通するビア導体ｖ２，ｖ３が形成され、基板本体２の表面３における中央付近に形成された複数のパッド５と最上層の配線層ｐ１との間には、セラミック層ｓ１を貫通するビア導体ｖ１が形成され、これらの間の導通を可能としている。上記パッド５は、追って表面３上に搭載されるＩＣチップなどの電子部品（図示せず）との導通に活用される。
一方、最下層の配線層ｐ３と、基板本体２の裏面４の周辺部に形成された複数の外部接続端子６との間には、セラミック層ｓ４〜ｓ７の周辺部を貫通するビア導体ｖ４〜ｖ７、およびこれらの間に挟まれるようにセラミック層ｓ４〜ｓ７間に形成されたビアカバー導体ｖｃを介して導通可能とされている。
【００１７】
上記複数の外部接続端子６は、本多層セラミック基板１ａを実装するプリント基板などのマザーボード（図示せず）との導通に活用される。上記ビア導体ｖ４〜ｖ７やビアカバー導体ｖｃは、金属層ｍ１，ｍ２とは、接触せず、且つ所定の間隔を置いて離間している。
尚、セラミック層ｓ６，ｓ７間の上記ビアカバー導体ｖｃは、該セラミック層ｓ６，ｓ７間の面積全体の２０％以下を範囲内おいて形成されている。
また、前記パッド５、外部接続端子６、ビア導体ｖ１〜ｖ７、およびビアカバー導体ｖｃも、前記同様の金属からなる。
【００１８】
以上のような多層セラミック基板１ａによれば、基板本体２の裏面４側における最外（下）側のセラミック層ｓ７とこれに隣接して積層されたセラミック層ｓ６との間には、電気的に独立した金属層ｍｘが形成されていない。これに起因し、製造時において、複数の外部接続端子６が裏面４に形成されている上記最外（下）側のセラミック層ｓ７となったグリーンシートは、外部接続端子６を形成した際の導電性ペースト中に含まれる溶剤成分の揮発のみによる平面方向に沿った収縮が抑制された状態で、他のグリーンシートと積層・圧着され且つ焼成されている。そのため、基板本体２の裏面４側で上記最外側のセラミック層ｓ７は、反りなどの変形の程度が少なくなっている。
従って、該最外側のセラミック層ｓ７とこれに隣接して積層されたセラミック層ｓ６との間でのビア導体ｖ６，ｖ７間の不整合や、ビアカバー導体ｖｃと金属層ｍ２などとの不用意な短絡を可及的に低減されているので、本多層セラミック基板１ａの電気的な信頼性を高く安定させることができる。
【００１９】
図２は、前記と異なる形態の多層セラミック基板１ｂを示す垂直断面図である。
多層セラミック基板１ｂは、図２に示すように、前記同様の基板本体２、中間平面ｃｆ、配線層ｐ１〜ｐ３、ビア導体ｖ１，ｖ２、および該表面３の中央部に形成された複数のパッド５を備え、且つ最下層のセラミック層ｓ７とその真上に積層されたセラミック層ｓ６との間には、上記同様の金属層ｍｘが形成されていない構造を有している。
該多層セラミック基板１ｂが前記多層セラミック基板１と相違するのは、上記中間平面ｃｆよりも裏面４側のセラミック層ｓ４〜ｓ６間ごとで、それらの面積の８０％以上を占めて形成され、且つ電気的に独立した金属層ｍ１，ｍ２が、上記セラミック層ｓ４〜ｓ６の周辺部に形成されている構造である。
そして、上記金属層ｍ１，ｍ２の中央部の抜き部（空隙）に、前記同様のビア導体ｖ４〜ｖ７が貫通し、これらの間にビアカバー導体ｖｃが挟持されていると共に、これらを介して、裏面４の中央付近に形成された複数の外部接続端子６と、配線層ｐ１〜ｐ３およびパッド５とが導通可能とされている。
【００２０】
以上のような多層セラミック基板１ｂにおいても、前記同様に基板本体２の裏面４側における最外（下）側のセラミック層ｓ７とこれに隣接して積層されたセラミック層ｓ６との間には、電気的に独立した金属層ｍｘが形成されていないため、上記最外側のセラミック層ｓ７は、反りなどの変形の程度が少なくなっている。
従って、該最外側のセラミック層ｓ７とこれに隣接して積層されたセラミック層ｓ６との間でのビア導体ｖ６，ｖ７間の不整合や、ビアカバー導体ｖｃと金属層ｍ２などとの不用意な短絡を可及的に抑制されているので、電気的な信頼性を高く安定している本多層セラミック基板１ｂとなっている。
尚、前記金属層ｍ１，ｍ２は、セラミック層ｓ４〜ｓ６間でそれらの面積の８０％以上を占め、且つ電気的に独立していれば、例えば、図１に示した形態と図２に示した形態を併用するように、相互の形態が異なっていても良い。
【００２１】
以下において、前記多層セラミック基板１ａの製造方法について説明する。
予め、アルミナ粉末、所定の有機バインダ、および溶剤などを、所要量ずつ秤量・混合してセラミックスラリを製作し、これにドクターブレード法を施して、シート状を呈する７層のグリーンシートｇ１〜ｇ７に成形した。
次に、図３に示すように、追って前記基板本体２で最上層のセラミック層ｓ１となるグリーンシートｇ１の中央部、これに隣接して積層されるセラミック層ｓ２，ｓ３となるグリーンシートｇ２，ｇ３における所定の位置、および前記中間平面ｃｆが厚み方向の中間に位置するセラミック層ｓ４やこれよりも基板本体２の裏面４側のセラミック層ｓ５〜ｓ７となるグリーンシートｇ４〜ｇ７の周辺部ごとに対し、打ち抜き加工を施して、内径が約６０〜２００μｍのビアホールｈを形成した。
次いで、図３の左側で例示するように、上記ビアホールｈごとに、Ｗ粉末やＭＥＡＫやその他の溶剤などを含む導電性ペーストを充填して未焼成のビア導体ｖ１〜ｖ７を形成した。
【００２２】
次に、図４に示すように、前記グリーンシートｇ１の表面の中央部に対し、前記同様の導電性ペーストをスクリーン印刷して、未焼成で且つ平面視がほぼ円形である複数のパッド５を前記ビア導体ｖ１と個別に接続させて形成した。また、前記グリーンシートｇ２〜ｇ４の表面に対し、それらの周辺部を除いて前記同様の導電性ペーストをスクリーン印刷して、平面視がほぼ矩形で且つ未焼成の配線層ｐ１〜ｐ３を、前記ビア導体ｖ２〜ｖ４と個別に接続させて形成した。
更に、図４に示すように、前記グリーンシートｇ５，ｇ６の表面に対し、それらの周辺部を除き且つ該表面ごとの８０％以上の面積率で、前記同様の導電性ペーストをスクリーン印刷して、平面視がほぼ矩形で且つ未焼成の金属層ｍ１，ｍ２を形成した（導電体層の形成工程）。同時に、該グリーンシートｇ５，ｇ６の表面における金属層ｍ１，ｍ２の周辺の外側で、且つ前記ビア導体ｖ５，ｖ６の上端面が露出する位置ごとに、上記同様の導電性ペーストをスクリーン印刷して、未焼成で且つ平面視がほぼ円形のビアカバー導体ｖｃを個別に形成した。
【００２３】
加えて、図４に示すように、最下層となる前記グリーンシートｇ７の表面の周辺部に前記同様の導電性ペーストをスクリーン印刷して、該表面の面積の２０％以下の範囲で未焼成のビアカバー導体ｖｃを形成すると共に、上記グリーンシートｇ７の裏面の周辺部に対し、前記同様の印刷行って、未焼成である複数の外部接続端子６を形成した。
前記導電性ペーストは、ＭＥＫのような揮発性の溶剤を含んでいるため、比較的広い面積で形成された形成された未焼成の配線層ｐ１〜ｐ３や、未焼成の金属層ｍ１，ｍ２から上記溶剤成分が、前記印刷直後より揮発した。その際、最下層となる上記グリーンシートｇ７は、表面の周辺部のみにビアカバー導体ｖｃが形成され且つ、且つその裏面に未焼成の外部接続端子６が形成されたので、従来のように、該グリーンシートｇ７の表面にも、電気的に独立した未焼成の金属層ｍｘが形成された場合に比べ、図４中の黒い矢印で示すように、平面方向に沿って生じた収縮力が、追って隣接して積層されるグリーンシートｇ６とほぼ同様の低いレベルとなった。その結果、グリーンシートｇ７の表面側が凹むような反りなどの変形に抑制されていた。
【００２４】
次いで、図４中で白抜きの矢印で示すように、前記のようなグリーンシートｇ１〜ｇ７を積層した後、これらを厚み方向に沿って圧着した。
その結果、図５に示すように、表面３および裏面４を有し、グリーンシートｇ１〜ｇ７を積層してなる未焼成の基板本体２、前記中間平面ｃｆよりも表面３側に位置する未焼成の配線層ｐ１〜ｐ３、上記中間平面ｃｆよりも裏面４側に位置し、且つ電気的に独立した未焼成の金属層ｍ１，ｍ２、および未焼成のビア導体ｖ１〜ｖ７やビアカバー導体ｖｃを内設するグリーンシート積層体Ｓａが形成された。
そして、上記グリーンシート積層体Ｓａに対し、所定の焼成工程を施した。
その結果、図６に示すように、表面３および裏面４を有し、セラミック層ｓ１〜ｓ７を積層してなる基板本体２と、前記中間平面ｃｆよりも表面３側に位置する平面状の配線層ｐ１〜ｐ３と、上記中間平面ｃｆよりも裏面４側に位置し、且つ電気的に独立した金属層ｍ１，ｍ２と、ビア導体ｖ１〜ｖ７やビアカバー導体ｖｃを内設すると共に、表・裏面３，４にパッド５や外部接続端子６が形成された多層セラミック基板１ａが得られた。
【００２５】
以上のような多層セラミック基板１ａの製造方法によれば、前記グリーンシートｇ１〜ｇ７のうち、中間平面ｃｆよりも、基板本体２の表面３側および裏面４側のセラミック層ｓ２〜ｓ６となるグリーンシートｇ２〜ｇ６ごとの表面に、配線層ｐ１〜ｐ３あるいは電気的に独立した金属層ｍ１，ｍ２が平面状に形成され、且つ裏面３側で最外層のセラミック層ｓ７となるグリーンシートｇ７の表面と、該グリーンシートｇ７に隣接して積層されるグリーンシートｇ６の裏面との間には、金属層ｍｘを形成しなかった。その結果、裏面４側で最外層となるグリーンシートｇ７では、その表面の周辺部のみに形成したビアカバー導体ｖｃと、その裏面に形成された複数の外部接続端子６とを形成する際に、前記導電性ペーストに含まれた溶剤成分からＭＥＫなどが揮発したので、焼成前の反りや変形が抑制されていた。従って、ビア導体ｖ６，ｖ７間などにおいて、高い接続信頼性を奏する多層セラミック基板１ａを反りなどの変形を少なくして確実に製造することができた。
【００２６】
以下においては、前記多層セラミック基板１ｂの製造方法について説明する。
予め、前記同様にして７層のグリーンシートｇ１〜ｇ７に成形した。
次に、図７に示すように、追って前記基板本体２で最上層のセラミック層ｓ１となるグリーンシートｇ１の中央部と、これに隣接して積層されるセラミック層ｓ２，ｓ３となるグリーンシートｇ２，ｇ３における所定の位置とに対し、打ち抜き加工を施し、前記同様のビアホールｈを形成した。また、前記中間平面ｃｆが内部に位置するセラミック層ｓ４やこれよりも基板本体２の裏面４側のセラミック層ｓ５〜ｓ７となるグリーンシートｇ４〜ｇ７の中央部ごとに対し、打ち抜き加工を施し、前記同様のビアホールｈを形成した。
次いで、図７の左側で例示するように、上記ビアホールｈごとに、Ｗ粉末やＭＥＡＫその他の溶剤などを含む導電性ペーストを充填して未焼成のビア導体ｖ１〜ｖ７を形成した。
【００２７】
次に、図８に示すように、前記グリーンシートｇ１の表面の中央部に前記同様のパッド５を、前記グリーンシートｇ２〜ｇ４の表面に前記同様の配線層ｐ１〜ｐ３を、前記同様の導電性ペーストをスクリーン印刷により形成した。
更に、図８に示すように、前記グリーンシートｇ５，ｇ６の表面に対し、それらの中央部および周辺部を除き且つ該表面ごとの８０％以上の面積率で、前記同様の印刷を施し、平面視がほぼ矩形で且つ未焼成の金属層ｍ１，ｍ２を形成した（導電体層の形成工程）。同時に、該グリーンシートｇ５，ｇ６の表面における金属層ｍ１，ｍ２の抜け部の内側で、且つ前記ビア導体ｖ５，ｖ６の上端面が露出する位置ごとに、上記同様の印刷を施して、未焼成で且つ平面視がほぼ円形のビアカバー導体ｖｃを個別に形成した。
【００２８】
加えて、図８に示すように、最下層となる前記グリーンシートｇ７の表面の中央部と共に、その裏面の中央付近に対し、前記同様の印刷を施して、未焼成のビアカバー導体ｖｃおよび外部接続端子６を個別に形成した。
上記導電性ペーストも、ＭＥＫのような揮発性の溶剤を含んでいるため、比較的広く形成された未焼成の配線層ｐ１〜ｐ３や、未焼成の金属層ｍ１，ｍ２から上記溶剤成分が、前記印刷直後から揮発した。その際、最下層となる上記グリーンシートｇ７は、その表面の中央部にのみ未焼成のビアカバー導体ｖｃを形成し、且つ、その裏面に未焼成の外部接続端子６を平面方向に沿って形成した。
その結果、従来のように、該グリーンシートｇ７の表面にも、電気的に独立した未焼成の金属層ｍｘが形成された場合に比べ、図８中の黒い矢印で示すように、平面方向に沿って生じた収縮力が、追って隣接して積層されるグリーンシートｇ６とほぼ同様の低いレベルとなった。そのため、グリーンシートｇ７の表面側が凹むような反りなどの変形に抑制されていた。
【００２９】
これ以降は、図８中で白抜きの矢印で示すように、前記のようなグリーンシートｇ１〜ｇ７を積層・圧着した後、得られたグリーンシート積層体（Ｓｂ）に対し前記同様の焼成工程を施した。その結果、前記図２で示した多層セラミック基板１ｂが得られた。
以上のような多層セラミック基板１ｂの製造方法においても、前記多層セラミック基板１ａの製造方法と同様な効果が得られていた。
【００３０】
本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記セラミック層やグリーンシートは、アルミナ以外の高温焼成セラミック、あるいは低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックからなるものとしても良い。
また、本発明の多層セラミック基板は、少なくとも５層以上のセラミック層やグリーンシートを積層する形態であれば、適用することができる。即ち、基板本体が５層のセラミック層を積層した形態の場合、その中間平面から表面側に２層の配線層を形成し、中間平面から裏面側に１層の金属層を形成すると共に、基板本体の裏面を有する最下層のセラミック層とこれに隣接して積層されたセラミック層との間には、金属層を形成しない多層セラミック基板とされる。
【００３１】
更に、本発明において、基板本体の表面と裏面は、相対的な呼称である。そのため、前記中間平面よりも基板本体の裏面側のセラミック層間に前記平面状の配線層が形成され、上記中間平面よりも基板本体の表面側のセラミック層間に電気的に独立した前記金属層が形成されていると共に、基板本体の表面側で最外層のセラミック層とこれに隣接して積層されたセラミック層との間には、上記金属層が形成されていない形態の多層セラミック基板も含まれる。
加えて、前記電気的に独立した金属層は、これが形成される同じセラミック層間において、８０％以上の面積率でほぼ平面状で形成されていれば、該セラミック層で２個以上に分割して形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、反りが抑制された基板本体を有し、電気的にも信頼性の高い多層セラミック基板を実用性を含めて広く提供するものである。
【符号の説明】
【００３３】
１ａ，１ｂ…多層セラミック基板
２……………基板本体
３……………表面
４……………裏面
ｓ１〜ｓ７…セラミック層
ｐ１〜ｐ３…配線層
ｍ１，ｍ２…金属層
ｃｆ…………中間平面
ｖｃ…………ビアカバー導体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセラミック層を積層してなり、内部に焼成時の反りを抑制でき、電気的に独立した金属層を有する多層セラミック基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のグリーンシートを積層した後に行う焼成時の反りや変形を抑制するため、積層すべき複数のグリーンシートの少なくとも１枚に、セラミック多層基板となる製品部分に導体パターンと、その外側の不要部分に電気的に独立した所謂ダミーパターンと、をほぼ同じ印刷密度でスクリーン印刷するようにしてなるセラミック多層基板の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上記セラミック多層基板の製造方法によれば、上記グリーンシートにおいて、導体パターンが位置する製品部分と、ダミーパターンが位置する不要部分との厚み差が少ないので、これを含む複数のグリーンシートを積層・圧着した際の加圧を均一化できると共に、焼成工程の昇温過程における収縮挙動のバランスが取れるため、焼成時の反りや変形を抑制できる、という効果が得られる。
【０００３】
ところで、複数のセラミック層を積層する多層セラミック基板では、その厚み方向における一方の表面側のセラミック層間に平面状の配線層を形成する場合に、焼成時の反りや変形を抑制するため、厚み方向における他方の表面（裏面）側に上記配線層と同様なパターンで且つ電気的に独立した所謂ダミーパターンを、予め、上記の位置となるグリーンシートの表面に形成することが行われている。これによって、焼成時におけるグリーンシート積層体の厚み方向における導電体層の分布密度のバランスが取れ、上記反りなどを抑制することが可能である。
上記のように、多層セラミック基板の表面側に複数の配線層を配設し、その裏面側にも同数のダミーパターンを配設する場合、追って最下層のセラミック層となるグリーンシートでは、その表面に平面状のダミーパターンとなる導体ペーストが平面状に印刷され、且つその裏面には、複数の外部接続端子となる導体ペーストが所定の間隔を置いて、例えば、格子状にして印刷される。
【０００４】
しかし、前記導体ペーストには、Ｗなどの金属粉末の他にメチルエチルケトン（以下、ＭＥＫと称する）などの揮発性の溶剤が含まれている。そのため、最下層のセラミック層となる上記グリーンシートは、溶剤成分の揮発による平面方向に沿った収縮作用によって、焼成工程の前に反りなどの変形が生じることがある。その結果、該反りを有するグリーンシートを含む複数のグリーンシートを積層・圧着し、更に焼成して得られる多層セラミック基板では、最下層のセラミック層とその上に積層されたセラミック層との間において、ビア導体相互の位置が不整合となって断線を生じたり、上記ダミーパターンがビア導体と不用意に接触して無用な電気的短絡を誘発するなどの不具合を招来する、というおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６０８４４号公報（第１〜６頁、図１〜４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、複数のセラミック層を積層してなり、内部に焼成時の反りを抑制し、且つ電気的に独立した金属層を有し、反りなどの変形が抑制されており、電気的に信頼性の高い多層セラミック基板、およびその製造方法を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するため、基板本体の表面側に配置する平面状の配線層に対して厚み方向で導電体層のバランスを電気的に独立した金属層を、裏面側の最外層のセラミック層とその直上に積層されたセラミック層との間には配置しない、ことに着想して成されたものである。尚、本発明において、基板本体の表面と裏面とは、互いに相対的な呼称である。
即ち、本発明の多層セラミック基板（請求項１）は、表面および裏面を有し、且つ複数のセラミック層を積層してなる基板本体と、該基板本体の厚み方向における表面と裏面との中間で且つ該基板本体の平面方向に沿って位置する仮想の中間平面よりも、該基板本体の表面側に位置する上記セラミック層間に形成された平面状の配線層と、上記中間平面よりも基板本体の裏面側に位置する上記セラミック層間に形成され且つ電気的に独立した金属層と、を備えた多層セラミック基板であって、上記金属層は、上記基板本体の裏面側における最外側のセラミック層とこれに隣接して積層されたセラミック層との間には、形成されていない、ことを特徴とする。
【０００８】
これによれば、前記基板本体の裏面側における最外側のセラミック層とこれに隣接して積層されたセラミック層との間には、電気的に独立した金属層が形成されていない。これに起因し、製造時において、複数の外部接続端子が裏面に形成されている上記最外側のセラミック層となったグリーンシートは、未焼成の上記外部接続端子を形成した際の導電性ペースト中に含まれる溶剤成分の揮発のみに基づき、平面方向に沿った収縮が抑制された状態で他のグリーンシートと積層・圧着され且つ焼成されている。そのため、基板本体の裏面側で上記最外側のセラミック層は、反りなどの変形の程度が少なくなっている。従って、かかる最外側のセラミック層とこれに隣接して積層されたセラミック層との間でのビア導体同士の不整合や不用意な前記短絡を可及的に抑制されているので、電気的に信頼性の高い多層セラミック基板とすることが可能である。
【０００９】
尚、前記セラミック層は、少なくとも５層以上であり、且つ前記配線層および電気的に独立した所謂ダミーの金属層は、少なくともそれぞれ１層以上である。
また、前記セラミックは、アルミナなどの高温焼成セラミック、あるいは低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックを含む。
更に、前記基板本体の表面と裏面とは、互いに相対的な呼称であり、一方と他方とを入れ替えた形態も含まれる。
また、前記平面状の配線層は、ベタ状の接地層や電源層、あるいは、これに準じる比較的ベタ状パターンの配線層を含むものである。
加えて、前記仮想の中間平面は、複数のセラミック層のうち、厚み方向の中間に位置するセラミック層の内部を平面方向に沿って横切る形態のほか、厚み方向で隣接するセラミック層間を平面方向に沿って横切る形態も含む。後者の形態の場合には、中間平面が横切るセラミック層間に、焼成時の反りに影響が小さい配線層が形成されていても良い。
【００１０】
また、本発明には、前記金属層は、該金属層が形成される前記セラミック層間の面積全体の８０％以上を占めている、多層セラミック基板（請求項２）も含まれる。
これによれば、電気的に独立した単層または複数層の金属層は、形成される前記セラミック層間の面積全体の８０％以上を占めているため、前記中間平面よりも基板本体の表面側に位置するセラミック層間に形成された平面状の配線層との間において、厚み方向の導電体層の分布バランスが容易に取られている。従って、製造された焼成時における収縮による反りなどの変形が更に抑制された多層セラミック基板となっている。
更に、本発明には、前記金属層が形成されない前記セラミック層間には、その面積全体の２０％以下を占める配線層、ビアカバー導体、あるいは、ランド導体が形成されている、多層セラミック基板（請求項３）も含まれる。
これによれば、前記焼成時の反りを抑制されていると共に、前記中間平面よりも基板本体の表面側に形成された前記平面状の配線層と、最下層のセラミック層の裏面に形成された複数の外部接続端子との電気的導通を、ビア導体同士の間を接続する上記２０％以下の範囲で形成されたビアカバー導体やランド導体、または小面積の配線層を介して確実に得ることできる。
【００１１】
一方、本発明による多層セラミック基板の製造方法（請求項４）は、前記多層セラミック基板の製造方法であって、セラミック粉末を含む複数のグリーンシートのうち、これらを追って積層して形成される基板本体の厚み方向における中間で且つ該基板本体の平面方向に沿った仮想の中間平面よりも、該基板本体の表面側および裏面側のセラミック層となるグリーンシートごとの表面に、配線層あるいは電気的に独立した金属層を平面状に形成すると共に、該金属層は、追って基板本体の裏面側における最外層のセラミック層となるグリーンシートの表面と、該グリーンシートに隣接して積層され且つ上記中間平面よりも裏面側のセラミック層となるグリーンシートの裏面との間には、形成されない、導電体層の形成工程を含む、ことを特徴とする。
尚、上記導電体層は、上記配線層と金属層との総称である。
【００１２】
これによれば、複数のグリーンシートのうち、中間平面よりも、該基板本体の表面側および裏面側のセラミック層となるグリーンシートごとの表面に、配線層あるいは電気的に独立した金属層が平面状に形成され、且つ裏面側で最外層のセラミック層となるグリーンシートの表面と、該グリーンシートに隣接して積層されるグリーンシートの裏面との間には、金属層が形成されない。そのため、裏面側で最外層となるグリーンシートは、裏面に形成された複数の外部接続端子を形成する際の溶剤からの揮発成分のみが揮発するため、焼成前の反りや変形を抑制できる。従って、前記のような電気的に高い信頼性を奏し得る多層セラミック基板を反りなどの変形を少なくして確実に製造することができる。
尚、前記グリーンシートは、少なくとも５層以上であり、且つ前記配線層および電気的に独立した所謂ダミーの金属層は、少なくともそれぞれ１層以上である。
また前記複数のグリーンシートは、相互の厚みに相違があっても良い。
更に、前記製造方法は、多数個取りの形態により行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による一形態の多層セラミック基板を示す垂直断面図。
【図２】本発明による異なる形態の多層セラミック基板を示す垂直断面図。
【図３】図１の多層セラミック基板を得るための一製造工程を示す概略図。
【図４】図３に続く製造工程を示す概略図。
【図５】図４に続く製造工程を示す概略図。
【図６】図５に続く製造工程および得られた多層セラミック基板を示す概略図。
【図７】図２の多層セラミック基板を得るための一製造工程を示す概略図。
【図８】図７に続く製造工程を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の一形態の多層セラミック基板１ａを示す垂直断面図である。
多層セラミック基板１ａは、図１に示すように、表面３および裏面４を有し、複数のセラミック層ｓ１〜ｓ７を積層してなる基板本体２と、該基板本体２の厚み方向の中間で且つ該基板本体２の平面方向に沿って位置する仮想の中間平面ｃｆよりも表面３側のセラミック層ｓ１〜ｓ４間に形成された平面状の配線層ｐ１〜ｐ３と、上記中間平面ｃｆよりも裏面４側のセラミック層ｓ４〜ｓ６間に形成された平面状で且つ電気的に独立した金属層ｍ１，ｍ２とを備えている。
上記セラミック層ｓ１〜ｓ７は、厚みが約５０〜５００μｍの範囲内にあり、アルミナなどの高温焼成セラミック、あるいは低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックからなる。
尚、上記中間平面ｃｆは、基板本体２の厚み方向の中央に位置するセラミック層ｓ４において、その厚さを２等分する位置で該セラミック層ｓ４をその平面方向に沿って横切る部位に位置している。
【００１５】
前記配線層ｐ１〜ｐ３は、厚みが約５〜２５μｍのＷ、Ｍｏ、Ａｇ、またはＣｕなどの金属からなり、セラミック層ｓ１〜ｓ４間において、平面視でほぼ矩形を呈し、セラミック層ｓ１〜ｓ４間の面積の大部分（例えば、８０％以上）を占める接地層あるいは電源層である。
また、前記金属層ｍ１，ｍ２も上記同様の金属からなり、セラミック層ｓ４〜ｓ６間において、平面視でほぼ矩形を呈し、セラミック層ｓ１〜ｓ４間ごとの面積の８０％以上を占めると共に、上記配線層ｐ１〜ｐ３や次述するビア導体ｖ１〜ｖ７とは接続されず、電気的に独立した所謂ダミーの導電体層である。該金属層ｍ１，ｍ２は、本多層セラミック基板１ａを製造する焼成時において、表面３側の配線層ｐ１〜ｐ３と厚み方向に沿った導電体層の分布バランスを取ることによって、基板本体２が反る事態を抑制するために配設されたものである。
そして、図１に示すように、最下層のセラミック層ｓ７とその上に積層されたセラミック層ｓ６との間には、上記同様の金属層ｍｘが形成されていない。
【００１６】
更に、図１に示すように、配線層ｐ１〜ｐ３間には、セラミック層ｓ２，ｓ３を貫通するビア導体ｖ２，ｖ３が形成され、基板本体２の表面３における中央付近に形成された複数のパッド５と最上層の配線層ｐ１との間には、セラミック層ｓ１を貫通するビア導体ｖ１が形成され、これらの間の導通を可能としている。上記パッド５は、追って表面３上に搭載されるＩＣチップなどの電子部品（図示せず）との導通に活用される。
一方、最下層の配線層ｐ３と、基板本体２の裏面４の周辺部に形成された複数の外部接続端子６との間には、セラミック層ｓ４〜ｓ７の周辺部を貫通するビア導体ｖ４〜ｖ７、およびこれらの間に挟まれるようにセラミック層ｓ４〜ｓ７間に形成されたビアカバー導体ｖｃを介して導通可能とされている。
【００１７】
上記複数の外部接続端子６は、本多層セラミック基板１ａを実装するプリント基板などのマザーボード（図示せず）との導通に活用される。上記ビア導体ｖ４〜ｖ７やビアカバー導体ｖｃは、金属層ｍ１，ｍ２とは、接触せず、且つ所定の間隔を置いて離間している。
尚、セラミック層ｓ６，ｓ７間の上記ビアカバー導体ｖｃは、該セラミック層ｓ６，ｓ７間の面積全体の２０％以下を範囲内おいて形成されている。
また、前記パッド５、外部接続端子６、ビア導体ｖ１〜ｖ７、およびビアカバー導体ｖｃも、前記同様の金属からなる。
【００１８】
以上のような多層セラミック基板１ａによれば、基板本体２の裏面４側における最外（下）側のセラミック層ｓ７とこれに隣接して積層されたセラミック層ｓ６との間には、電気的に独立した金属層ｍｘが形成されていない。これに起因し、製造時において、複数の外部接続端子６が裏面４に形成されている上記最外（下）側のセラミック層ｓ７となったグリーンシートは、外部接続端子６を形成した際の導電性ペースト中に含まれる溶剤成分の揮発のみによる平面方向に沿った収縮が抑制された状態で、他のグリーンシートと積層・圧着され且つ焼成されている。そのため、基板本体２の裏面４側で上記最外側のセラミック層ｓ７は、反りなどの変形の程度が少なくなっている。
従って、該最外側のセラミック層ｓ７とこれに隣接して積層されたセラミック層ｓ６との間でのビア導体ｖ６，ｖ７間の不整合や、ビアカバー導体ｖｃと金属層ｍ２などとの不用意な短絡を可及的に低減されているので、本多層セラミック基板１ａの電気的な信頼性を高く安定させることができる。
【００１９】
図２は、前記と異なる形態の多層セラミック基板１ｂを示す垂直断面図である。
多層セラミック基板１ｂは、図２に示すように、前記同様の基板本体２、中間平面ｃｆ、配線層ｐ１〜ｐ３、ビア導体ｖ１，ｖ２、および該表面３の中央部に形成された複数のパッド５を備え、且つ最下層のセラミック層ｓ７とその真上に積層されたセラミック層ｓ６との間には、上記同様の金属層ｍｘが形成されていない構造を有している。
該多層セラミック基板１ｂが前記多層セラミック基板１と相違するのは、上記中間平面ｃｆよりも裏面４側のセラミック層ｓ４〜ｓ６間ごとで、それらの面積の８０％以上を占めて形成され、且つ電気的に独立した金属層ｍ１，ｍ２が、上記セラミック層ｓ４〜ｓ６の周辺部に形成されている構造である。
そして、上記金属層ｍ１，ｍ２の中央部の抜き部（空隙）に、前記同様のビア導体ｖ４〜ｖ７が貫通し、これらの間にビアカバー導体ｖｃが挟持されていると共に、これらを介して、裏面４の中央付近に形成された複数の外部接続端子６と、配線層ｐ１〜ｐ３およびパッド５とが導通可能とされている。
【００２０】
以上のような多層セラミック基板１ｂにおいても、前記同様に基板本体２の裏面４側における最外（下）側のセラミック層ｓ７とこれに隣接して積層されたセラミック層ｓ６との間には、電気的に独立した金属層ｍｘが形成されていないため、上記最外側のセラミック層ｓ７は、反りなどの変形の程度が少なくなっている。
従って、該最外側のセラミック層ｓ７とこれに隣接して積層されたセラミック層ｓ６との間でのビア導体ｖ６，ｖ７間の不整合や、ビアカバー導体ｖｃと金属層ｍ２などとの不用意な短絡を可及的に抑制されているので、電気的な信頼性を高く安定している本多層セラミック基板１ｂとなっている。
尚、前記金属層ｍ１，ｍ２は、セラミック層ｓ４〜ｓ６間でそれらの面積の８０％以上を占め、且つ電気的に独立していれば、例えば、図１に示した形態と図２に示した形態を併用するように、相互の形態が異なっていても良い。
【００２１】
以下において、前記多層セラミック基板１ａの製造方法について説明する。
予め、アルミナ粉末、所定の有機バインダ、および溶剤などを、所要量ずつ秤量・混合してセラミックスラリを製作し、これにドクターブレード法を施して、シート状を呈する７層のグリーンシートｇ１〜ｇ７に成形した。
次に、図３に示すように、追って前記基板本体２で最上層のセラミック層ｓ１となるグリーンシートｇ１の中央部、これに隣接して積層されるセラミック層ｓ２，ｓ３となるグリーンシートｇ２，ｇ３における所定の位置、および前記中間平面ｃｆが厚み方向の中間に位置するセラミック層ｓ４やこれよりも基板本体２の裏面４側のセラミック層ｓ５〜ｓ７となるグリーンシートｇ４〜ｇ７の周辺部ごとに対し、打ち抜き加工を施して、内径が約６０〜２００μｍのビアホールｈを形成した。
次いで、図３の左側で例示するように、上記ビアホールｈごとに、Ｗ粉末やＭＥＡＫやその他の溶剤などを含む導電性ペーストを充填して未焼成のビア導体ｖ１〜ｖ７を形成した。
【００２２】
次に、図４に示すように、前記グリーンシートｇ１の表面の中央部に対し、前記同様の導電性ペーストをスクリーン印刷して、未焼成で且つ平面視がほぼ円形である複数のパッド５を前記ビア導体ｖ１と個別に接続させて形成した。また、前記グリーンシートｇ２〜ｇ４の表面に対し、それらの周辺部を除いて前記同様の導電性ペーストをスクリーン印刷して、平面視がほぼ矩形で且つ未焼成の配線層ｐ１〜ｐ３を、前記ビア導体ｖ２〜ｖ４と個別に接続させて形成した。
更に、図４に示すように、前記グリーンシートｇ５，ｇ６の表面に対し、それらの周辺部を除き且つ該表面ごとの８０％以上の面積率で、前記同様の導電性ペーストをスクリーン印刷して、平面視がほぼ矩形で且つ未焼成の金属層ｍ１，ｍ２を形成した（導電体層の形成工程）。同時に、該グリーンシートｇ５，ｇ６の表面における金属層ｍ１，ｍ２の周辺の外側で、且つ前記ビア導体ｖ５，ｖ６の上端面が露出する位置ごとに、上記同様の導電性ペーストをスクリーン印刷して、未焼成で且つ平面視がほぼ円形のビアカバー導体ｖｃを個別に形成した。
【００２３】
加えて、図４に示すように、最下層となる前記グリーンシートｇ７の表面の周辺部に前記同様の導電性ペーストをスクリーン印刷して、該表面の面積の２０％以下の範囲で未焼成のビアカバー導体ｖｃを形成すると共に、上記グリーンシートｇ７の裏面の周辺部に対し、前記同様の印刷行って、未焼成である複数の外部接続端子６を形成した。
前記導電性ペーストは、ＭＥＫのような揮発性の溶剤を含んでいるため、比較的広い面積で形成された形成された未焼成の配線層ｐ１〜ｐ３や、未焼成の金属層ｍ１，ｍ２から上記溶剤成分が、前記印刷直後より揮発した。その際、最下層となる上記グリーンシートｇ７は、表面の周辺部のみにビアカバー導体ｖｃが形成され且つ、且つその裏面に未焼成の外部接続端子６が形成されたので、従来のように、該グリーンシートｇ７の表面にも、電気的に独立した未焼成の金属層ｍｘが形成された場合に比べ、図４中の黒い矢印で示すように、平面方向に沿って生じた収縮力が、追って隣接して積層されるグリーンシートｇ６とほぼ同様の低いレベルとなった。その結果、グリーンシートｇ７の表面側が凹むような反りなどの変形に抑制されていた。
【００２４】
次いで、図４中で白抜きの矢印で示すように、前記のようなグリーンシートｇ１〜ｇ７を積層した後、これらを厚み方向に沿って圧着した。
その結果、図５に示すように、表面３および裏面４を有し、グリーンシートｇ１〜ｇ７を積層してなる未焼成の基板本体２、前記中間平面ｃｆよりも表面３側に位置する未焼成の配線層ｐ１〜ｐ３、上記中間平面ｃｆよりも裏面４側に位置し、且つ電気的に独立した未焼成の金属層ｍ１，ｍ２、および未焼成のビア導体ｖ１〜ｖ７やビアカバー導体ｖｃを内設するグリーンシート積層体Ｓａが形成された。
そして、上記グリーンシート積層体Ｓａに対し、所定の焼成工程を施した。
その結果、図６に示すように、表面３および裏面４を有し、セラミック層ｓ１〜ｓ７を積層してなる基板本体２と、前記中間平面ｃｆよりも表面３側に位置する平面状の配線層ｐ１〜ｐ３と、上記中間平面ｃｆよりも裏面４側に位置し、且つ電気的に独立した金属層ｍ１，ｍ２と、ビア導体ｖ１〜ｖ７やビアカバー導体ｖｃを内設すると共に、表・裏面３，４にパッド５や外部接続端子６が形成された多層セラミック基板１ａが得られた。
【００２５】
以上のような多層セラミック基板１ａの製造方法によれば、前記グリーンシートｇ１〜ｇ７のうち、中間平面ｃｆよりも、基板本体２の表面３側および裏面４側のセラミック層ｓ２〜ｓ６となるグリーンシートｇ２〜ｇ６ごとの表面に、配線層ｐ１〜ｐ３あるいは電気的に独立した金属層ｍ１，ｍ２が平面状に形成され、且つ裏面３側で最外層のセラミック層ｓ７となるグリーンシートｇ７の表面と、該グリーンシートｇ７に隣接して積層されるグリーンシートｇ６の裏面との間には、金属層ｍｘを形成しなかった。その結果、裏面４側で最外層となるグリーンシートｇ７では、その表面の周辺部のみに形成したビアカバー導体ｖｃと、その裏面に形成された複数の外部接続端子６とを形成する際に、前記導電性ペーストに含まれた溶剤成分からＭＥＫなどが揮発したので、焼成前の反りや変形が抑制されていた。従って、ビア導体ｖ６，ｖ７間などにおいて、高い接続信頼性を奏する多層セラミック基板１ａを反りなどの変形を少なくして確実に製造することができた。
【００２６】
以下においては、前記多層セラミック基板１ｂの製造方法について説明する。
予め、前記同様にして７層のグリーンシートｇ１〜ｇ７に成形した。
次に、図７に示すように、追って前記基板本体２で最上層のセラミック層ｓ１となるグリーンシートｇ１の中央部と、これに隣接して積層されるセラミック層ｓ２，ｓ３となるグリーンシートｇ２，ｇ３における所定の位置とに対し、打ち抜き加工を施し、前記同様のビアホールｈを形成した。また、前記中間平面ｃｆが内部に位置するセラミック層ｓ４やこれよりも基板本体２の裏面４側のセラミック層ｓ５〜ｓ７となるグリーンシートｇ４〜ｇ７の中央部ごとに対し、打ち抜き加工を施し、前記同様のビアホールｈを形成した。
次いで、図７の左側で例示するように、上記ビアホールｈごとに、Ｗ粉末やＭＥＡＫその他の溶剤などを含む導電性ペーストを充填して未焼成のビア導体ｖ１〜ｖ７を形成した。
【００２７】
次に、図８に示すように、前記グリーンシートｇ１の表面の中央部に前記同様のパッド５を、前記グリーンシートｇ２〜ｇ４の表面に前記同様の配線層ｐ１〜ｐ３を、前記同様の導電性ペーストをスクリーン印刷により形成した。
更に、図８に示すように、前記グリーンシートｇ５，ｇ６の表面に対し、それらの中央部および周辺部を除き且つ該表面ごとの８０％以上の面積率で、前記同様の印刷を施し、平面視がほぼ矩形で且つ未焼成の金属層ｍ１，ｍ２を形成した（導電体層の形成工程）。同時に、該グリーンシートｇ５，ｇ６の表面における金属層ｍ１，ｍ２の抜け部の内側で、且つ前記ビア導体ｖ５，ｖ６の上端面が露出する位置ごとに、上記同様の印刷を施して、未焼成で且つ平面視がほぼ円形のビアカバー導体ｖｃを個別に形成した。
【００２８】
加えて、図８に示すように、最下層となる前記グリーンシートｇ７の表面の中央部と共に、その裏面の中央付近に対し、前記同様の印刷を施して、未焼成のビアカバー導体ｖｃおよび外部接続端子６を個別に形成した。
上記導電性ペーストも、ＭＥＫのような揮発性の溶剤を含んでいるため、比較的広く形成された未焼成の配線層ｐ１〜ｐ３や、未焼成の金属層ｍ１，ｍ２から上記溶剤成分が、前記印刷直後から揮発した。その際、最下層となる上記グリーンシートｇ７は、その表面の中央部にのみ未焼成のビアカバー導体ｖｃを形成し、且つ、その裏面に未焼成の外部接続端子６を平面方向に沿って形成した。
その結果、従来のように、該グリーンシートｇ７の表面にも、電気的に独立した未焼成の金属層ｍｘが形成された場合に比べ、図８中の黒い矢印で示すように、平面方向に沿って生じた収縮力が、追って隣接して積層されるグリーンシートｇ６とほぼ同様の低いレベルとなった。そのため、グリーンシートｇ７の表面側が凹むような反りなどの変形に抑制されていた。
【００２９】
これ以降は、図８中で白抜きの矢印で示すように、前記のようなグリーンシートｇ１〜ｇ７を積層・圧着した後、得られたグリーンシート積層体（Ｓｂ）に対し前記同様の焼成工程を施した。その結果、前記図２で示した多層セラミック基板１ｂが得られた。
以上のような多層セラミック基板１ｂの製造方法においても、前記多層セラミック基板１ａの製造方法と同様な効果が得られていた。
【００３０】
本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記セラミック層やグリーンシートは、アルミナ以外の高温焼成セラミック、あるいは低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックからなるものとしても良い。
また、本発明の多層セラミック基板は、少なくとも５層以上のセラミック層やグリーンシートを積層する形態であれば、適用することができる。即ち、基板本体が５層のセラミック層を積層した形態の場合、その中間平面から表面側に２層の配線層を形成し、中間平面から裏面側に１層の金属層を形成すると共に、基板本体の裏面を有する最下層のセラミック層とこれに隣接して積層されたセラミック層との間には、金属層を形成しない多層セラミック基板とされる。
【００３１】
更に、本発明において、基板本体の表面と裏面は、相対的な呼称である。そのため、前記中間平面よりも基板本体の裏面側のセラミック層間に前記平面状の配線層が形成され、上記中間平面よりも基板本体の表面側のセラミック層間に電気的に独立した前記金属層が形成されていると共に、基板本体の表面側で最外層のセラミック層とこれに隣接して積層されたセラミック層との間には、上記金属層が形成されていない形態の多層セラミック基板も含まれる。
加えて、前記電気的に独立した金属層は、これが形成される同じセラミック層間において、８０％以上の面積率でほぼ平面状で形成されていれば、該セラミック層で２個以上に分割して形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、反りが抑制された基板本体を有し、電気的にも信頼性の高い多層セラミック基板を実用性を含めて広く提供するものである。
【符号の説明】
【００３３】
１ａ，１ｂ…多層セラミック基板
２……………基板本体
３……………表面
４……………裏面
ｓ１〜ｓ７…セラミック層
ｐ１〜ｐ３…配線層
ｍ１，ｍ２…金属層
ｃｆ…………中間平面
ｖｃ…………ビアカバー導体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面および裏面を有し、且つ複数のセラミック層を積層してなる基板本体と、
上記基板本体の厚み方向における表面と裏面との中間で且つ該基板本体の平面方向に沿って位置する仮想の中間平面よりも、該基板本体の表面側に位置する上記セラミック層間に形成された平面状の配線層と、
上記中間平面よりも基板本体の裏面側に位置する上記セラミック層間に形成され且つ電気的に独立した金属層と、を備えた多層セラミック基板であって、
上記金属層は、上記基板本体の裏面側における最外側のセラミック層とこれに隣接して積層されたセラミック層との間には、形成されていない、
ことを特徴とする多層セラミック基板。
【請求項２】
前記金属層は、該金属層が形成される前記セラミック層間の面積全体の８０％以上を占めている、
ことを特徴とする請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項３】
前記金属層が形成されない前記セラミック層間には、その面積全体の２０％以下を占める配線層、ビアカバー導体、あるいは、ランド導体が形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の多層セラミック基板。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の多層セラミック基板の製造方法であって、
セラミック粉末を含む複数のグリーンシートのうち、これらを追って積層して形成される基板本体の厚み方向における中間で且つ該基板本体の平面方向に沿った仮想の中間平面よりも、該基板本体の表面側および裏面側のセラミック層となるグリーンシートごとの表面に、配線層あるいは電気的に独立した金属層を平面状に形成すると共に、
上記金属層は、追って基板本体の裏面側における最外層のセラミック層となるグリーンシートの表面と、該グリーンシートに隣接して積層され且つ上記中間平面よりも裏面側のセラミック層となるグリーンシートの裏面との間には、形成されない、導電体層の形成工程を含む、
ことを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。
【請求項１】
表面および裏面を有し、且つ複数のセラミック層を積層してなる基板本体と、
上記基板本体の厚み方向における表面と裏面との中間で且つ該基板本体の平面方向に沿って位置する仮想の中間平面よりも、該基板本体の表面側に位置する上記セラミック層間に形成された平面状の配線層と、
上記中間平面よりも基板本体の裏面側に位置する上記セラミック層間に形成され且つ電気的に独立した金属層と、を備えた多層セラミック基板であって、
上記金属層は、上記基板本体の裏面側における最外側のセラミック層とこれに隣接して積層されたセラミック層との間には、形成されていない、
ことを特徴とする多層セラミック基板。
【請求項２】
前記金属層は、該金属層が形成される前記セラミック層間の面積全体の８０％以上を占めている、
ことを特徴とする請求項１に記載の多層セラミック基板。
【請求項３】
前記金属層が形成されない前記セラミック層間には、その面積全体の２０％以下を占める配線層、ビアカバー導体、あるいは、ランド導体が形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の多層セラミック基板。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の多層セラミック基板の製造方法であって、
セラミック粉末を含む複数のグリーンシートのうち、これらを追って積層して形成される基板本体の厚み方向における中間で且つ該基板本体の平面方向に沿った仮想の中間平面よりも、該基板本体の表面側および裏面側のセラミック層となるグリーンシートごとの表面に、配線層あるいは電気的に独立した金属層を平面状に形成すると共に、
上記金属層は、追って基板本体の裏面側における最外層のセラミック層となるグリーンシートの表面と、該グリーンシートに隣接して積層され且つ上記中間平面よりも裏面側のセラミック層となるグリーンシートの裏面との間には、形成されない、導電体層の形成工程を含む、
ことを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１３８８３３（Ｐ２０１１−１３８８３３Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９６４５８（Ｐ２００９−２９６４５８）
【出願日】平成２１年１２月２６日（２００９．１２．２６）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２６日（２００９．１２．２６）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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